Pn结与二极管的实验报告
实验报告
一、实验题目：Pn结与二极管
二、实验目的：
1、对半导体二极管的伏安特性有一些感性认
识，测绘二极管伏安特性曲线；
2、了解Pn结测温原理，测绘Pn结正向压降
随温度变化的曲线。
三、实验原理：
1、晶体二极管的导电特性
晶体二极管无论加上正向电压或者反向电压，当电压小于一定数值时只能通过很小的电流，只有电压大于一定数值时，才有较大的电流出现，相应的电压可以称为导通电压。正向导通电压小（锗管约0.3V，硅管约0.5V）,反向导通电压（又称“击穿电压”，“耐压”）相差很大（几伏到几百伏）。当外加电压大于导通电压时，电流按指数规律迅速增大，此时，欧姆定律对二极管不成立。在这次实验中，就是要用伏安法测绘晶体二极管的正向、反向导电特性曲线。测量电路如下：
2、Pn 结正向压降随温度变化的变化。
Pn 结温度传感器相对于其他温度传感器
说，具有灵敏度高、线性好、热响应快、易于实
现集成化等优点。Pn 结温度传感器的原理如下：
Pn 结正向压降(V F )是正向电流(I F )和温度(T )
的函数：
(0)(ln )ln g F r F k B k V V T T e I e =--
其中，e 是电子电荷，k 是波尔兹曼常数，B
是与结面积、掺杂浓度有关与温度无关的常数，
r 是常数（ 3.4r ≈），T 是绝对温度，V g (0) 是绝对
零度时Pn 结材料的导带底和价带顶的电势差。 上式中有两项，线性项：(0)(ln )g F L k B V V T e I =-
图2二极管反向伏安特性测量线路
图1二极管正向伏安特性测量线路
(a) mA 表外接 (a) mA 表内接
(a) mA 表外接 (a) mA 表内接
非线性项：ln r NL k
V T e =-
可以证明，在恒流供电情况下，当温度较高
（室温）时，Pn 结的V F 对T 的依赖关系取决
于线性项L
V ，即Pn 结正向压降随温度升高而线性下降，这就是Pn 结测温原理。在这次实验中，
我们将测绘Pn 结正向压降随温度变化的曲线。
四、实验仪器：
1、仪器记录
电阻元件V-A 特性实验仪；Pn 结正向压降
特性实验仪；加热测温装置。
2、仪器使用实验注意事项：
（一）、电阻元件V-A 特性实验仪的使用：
（1）、在测量中电流不得大于2 (mA).
（二）、Pn 结正向压降特性实验仪的使用：
（1）、仪器的连线较多，芯线较细，所以
要注意使用，不可用力过猛。
（2）、除加热线无极性区别外，其余都有
极性区别，连接时不要接反。特别注意，加热线
绝对不要接错位置，否则一定会损毁仪器的。
（3）、加热装置温度不要超过100o
C,长期
过热使用，会造成连接线老化。
（4）、使用完毕后切断电源。
五、实验内容和步骤：.
1、测定正向特性曲线
依照图1，正确连接线路后，[电压表用“2V”档，电流表用“2mA”挡]，打开电源开关，将电源电压调至最小，逐步减小限流电阻，直到毫安表显示1.9999mA为止，记下相应的电流和电压。然后调节电源或限流电阻，将电压表最后一位读数调成0，记录电压，电流。以后按每降低0.010V测一次数据，直到伏特表的读数为0.5500V为止。正向电流不用修正。
2、测定反向特性曲线
依照图2，正确连接线路后，[电压表用“2V”档，电流表用“2mA”挡，接通线路开关，将电源电压逐步调大，同时逐步减小限流电阻，直到毫安表显示1.9999mA为止，记下相应的电流和电压。然后调节电源电压或者限流电阻，在将电流调节为 1.8006，1.6006，1.4006、……….mA 的情况下，记录相应的电压；其中0.0006mA为伏特计的电流，记录电流时应该自行减去。
3、测绘Pn结正向压降随温度变化的曲线。
（1）加热装置上共有两组连接线，侧向引出一组线，是加热线，共有两根芯线，与Pn结正向压降特性实验仪面板上的“12”两端子相连（可